《网络与通信技术》第3章

《网络与通信技术》第3章第一页，共101页。第3章知识点：数据链路层以太网网络互连设备SDH传输网ATM网络第二页，共101页。本章主要知识结构图第三页，共101页。3.1数据链路层

3.1.1数据链路层的基本知识噪声白噪声：时域内，幅度是随机的；在所关心的频率范围，幅度相对保持不变。脉冲噪声：时域上的突发性噪声；频域内它几乎就是频带的宽度。串音噪声：由于很多电线互相平行而引起的符号间干扰。Shannon定理证明当传输速率小于或等于信道容量时，可以找到一种编码技术可以使错误任意小。冗余检错和纠错的核心是冗余；差错的纠正比检错更难。第四页，共101页。3.1数据链路层

3.1.1检错与纠错差错控制差错控制通常指差错检测和重传的方法。差错控制方式检错重发方式（AutomaticRepeatRequest，ARQ）前向纠错方式（ForwardErrorCorrection，FEC）混合纠错方式（HybridErrorCorrection，HEC）纠错码的分类线性码和非线性码分组码和卷积码检错码和纠错码分组码的表示（n，k）第五页，共101页。3.1数据链路层

3.1.1检错与纠错常用检错和纠错的术语许用码和禁用吗码重码距与最小码距（dmin）检错和纠错能力检测e个随机错误，则要求码的最小距离dmin≧e+1；纠t正个随机错误，则要求码的最小距离dmin≧2t+1；纠正t个错误同时检测e（e≧t）个随机错误，则要求码的最小距离dmin≧t+e+1

。分析最小码距为5的分组码的抗干扰能力。第六页，共101页。3.1数据链路层

3.1.1检错与纠错奇偶校验码循环冗余校验码（CRC）模2运算码多项式循环码定义

一个（n,k）循环码的码长为n，有k个信息元的线性分组码，它的特点是任一码字C的每次循环移位，得到的是另一码字。

c(x)乘以x就相当于左移一位。生成多项式 生成多项式g(x)是(n,k)循环码中最低次非零码多项式，其次数为（n-k）。第七页，共101页。3.1数据链路层

3.1.1检错与纠错CRC校验码

第八页，共101页。3.1数据链路层

3.1.1检错与纠错校验和这是TCP/IP协议常用的检错码。它生成检测错码的算法只用到加法，所以它的检测错码称为校验和，其他基本与CRC方法相同。第九页，共101页。3.1数据链路层

3.1.1检错与纠错例：计算8个字符（Forouzan）文本的校验和第十页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制成帧常用的成帧协议面向字符协议的成帧面向比特协议的成帧面向字符协议的成帧第十一页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制成帧常用的成帧协议面向字符协议的成帧面向比特协议的成帧面向字符协议的成帧第十二页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制成帧常用的成帧协议面向字符协议的成帧面向比特协议的成帧面向字符协议的成帧第十三页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制面向比特协议的成帧帧的数据段是一个位的序列。数据可以是文本、图片、音频和视频等。常用的面向比的特协议，如高级数据链路层控制（HDLC）协议如果在数据中出现标记的模式怎么办？第十四页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制流量控制和差错控制流量控制 流量控制就是一系列程序，用来限制发送方在等到确认之前发送的数据数量。差错控制 差错控制包括错误检测和纠正。它使得接收方能够提示发送方在传输过程中有帧的丢失或破坏，并协调发送方重新传输这些出错的帧。 在数据链路层，术语差错控制通常指差错检测和重传的方法。第十五页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制数据链路层是如何将帧、流量控制和差错控制结合起来的没有出错的情况传输帧丢失传输帧出错确认帧丢失在噪声信道，存在三个理论的差错控制协议停止等待ARQ协议回退N帧ARQ协议选择重传ARQ协议第十六页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制——停止等待ARQ协议

描述停止等待ARQ协议是发送方每发送一帧以后，要等待接收端的确认回答帧ACK。工作原理第十七页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制——停止等待ARQ协议帧编号的使用方法停止等待ARQ协议特点实现简单由于每帧都有要等待ACK，信道利用率不高。对于收发设备相距很远，使得数据传输的延时很长；尤其，在信道带宽很宽的场合，信道利用率更低。第十八页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制——回退N帧ARQ协议描述它是为提高利用信道利用率而提出来的。其设计思想：该协议要求一次发送若干帧，使信道大部分时间处于忙的状态。帧的序列号：帧的编号是0~（2m-1）滑动窗的概念(m=4)第十九页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制——回退N帧ARQ协议接收窗

第二十页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制——回退N帧ARQ协议发送滑动窗的大小发送窗的最大值是2m-1，而不是2m。这主要是为了避免重复帧的需要而确定的。错误帧的处理关于确认帧第二十一页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制——回退N帧ARQ协议分析回退N帧协议数据帧的丢失第二十二页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制——回退N帧ARQ协议分析回退N帧ARQ协议确认帧的丢失第二十三页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制——回退N帧ARQ协议总结其工作原理要比go-back-N协议复杂。go-back-N协议简化了接收方的程序。接收方支持有一个变量，就没有必要来缓冲失序的帧，它们只是被简单的丢弃。这个协议在有噪声链路中十分低效。在有噪声信道中，一个帧被损坏的可能性更大，这就意味着要重复发多个帧。重发占用了带宽并减慢了传输的速度。第二十四页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制——选择重传ARQ协议

设计思想：只对出错的帧重发，避免了go-back-N协议的缺陷收发窗口的大小发送窗与接收窗大小应该一样，且大小为2m-1。发送窗（m=4）第二十五页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制——选择重传ARQ协议接收窗第二十六页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制——选择重传ARQ协议为什么收发窗口的大小只能最大为2m-1，而不能大于2m-1？主要是为了避免错误的接收重复帧。举例说明（m=2）举例说明（m=2）第二十七页，共101页。3.1数据链路层

3.1.2数据链路控制——选择重传ARQ协议确认问题定时器选择重传ARQ协议分析捎带技术第二十八页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制（MAC）描述当多个设备共享传输介质时，数据链路层的另一功能就是——媒体访问控制，它的任务就是通过一个协议进行协调多个设备对共享链路的访问，避免冲突。它用到的协议称为多路访问协议。网络中常用的多路访问协议有三类随机访问控制协议（主要用于LAN）受控访问协议 主站占主动权。站的收发数据要在控制站的控制下进行，通常采用的方法有：查询和令牌传递。信道静态分配协议（主要用于WAN） 事先按照频率、时隙、码、波长或它们的组合来分配信道的多路访问协议。主要有FDM、TDM、码分多路访问CDMA、波分多路访问WDMA等。第二十九页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制随机访问控制描述随机访问方法是由Aloha协议发展而来的。它由一个简单的多路访问程序来实现。该方法通过外加一种程序（对介质进行侦听）进行改进，就得到了载波侦听多路访问（CSMA）协议。带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）带避免冲突的载波侦听多路访问（CSMA/CA）ALOHA协议纯ALOHA协议时隙ALOHA协议 第三十页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制——纯ALOHA协议描述它的思想很简单，只要用户有数据要发送，就尽管让他们发送。产生的问题：如果多用户发送时，可能产生“冲突”工作原理站点只要产生帧，就立即发送到信道上；规定时间内若收到应答（ACK确认帧），表示发送成功，否则重发。重发策略：等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止。 特点简单易行；极容易冲突。第三十一页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制——纯ALOHA协议纯ALOHA的发送第三十二页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制——纯ALOHA协议冲突时间为两倍的每帧发送的时间（2×Tfr

）。第三十三页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制——纯ALOHA协议纯ALOHA的吞吐量称G为一个帧传输时间内系统产生的帧的平均数量。可以证明纯ALOHA的吞吐量S为 S=G×e-2G当G=0.5时，即两个帧的传输时间产生一个帧，得到的最大吞吐量Smax=0.184。第三十四页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制——时隙ALOHA协议描述基本思想：是用时钟来统一用户的数据发送。办法是将时间分为离散的时间片，用户每次必须等到下一个时间片才能开始发送数据，从而避免了用户发送数据的随意性，减少了数据产生冲突的可能性，提高了信道的利用率。在时隙ALOHA系统中，我们把时间分隔成Tfr秒的时隙，并强制站点只有在时隙开始之时才能发送。第三十五页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制——时隙ALOHA协议时隙ALOHA的冲突时间时隙ALOHA的定义意味着在时隙开始之时，发送帧的站点在该时隙就已经完成了发送。当然，如果两个站点试图在同一时隙的开始时刻发送帧，那么仍然存在冲突的可能性。冲突时间减少了一半，等于Tfr。第三十六页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制——时隙ALOHA协议时隙ALOHA的吞吐量时隙ALOHA的工作原理: S=G×e-G

当G=1时，时隙ALOHA的最大吞吐量为0.368。第三十七页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制——时隙ALOHA协议时隙ALOHA和纯ALOHA比较时隙ALOHA的工作原理：把信道时间分成离散的时间槽，槽长为一个帧所需的发送时间。每个站点只能在时槽开始时才允许发送。其他过程与纯ALOHA协议相同。信道效率：冲突危险区是纯ALOHA的一半，与纯ALOHA协议相比，降低了产生冲突的概率，信道利用率最高为36.8%。重发策略：同纯ALOHA，等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止。代价：需要全网同步；可设置一个特殊站点，由该站点发送时钟信号。第三十八页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制—载波侦听多路访问（CSMA）CSMA基本原理就是在发送数据之前，先检测一下信道上是否有发送的信号。若有，就暂不发；若信道闲，就发送。可以大大减少碰撞的几率。虽然CSMA能够减少冲突的概率，但是它不能消除冲突。冲突时空模型如下：第三十九页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制——CSMA冲突概率依然存在的原因由于传播的延迟（Tp）。一个站点之所以能够听到介质并发现它处于空闲状态，仅仅是因为其它站点的传播信号还没有达到该站点。冲突时间：CSMA的冲突时间是传播时间（Tp）。第四十页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制——CSMA

如果听到持续繁忙，站点将如何做？有三种方法被设计回答该问题——持续方法。持续方法1-坚持（或持续）：直到侦听到信道闲时，将数据全部发送出去。即以概率1发送。不坚持：侦听，忙，则等待一个随机时间再侦听，还忙，再等待一个随机时间，直到信道闲为止，此时，将要发送的数据全发送出去。p-坚持：侦听，忙，继续侦听，直到闲为止，此后信道按时隙处理。（将要发送的数据以概率p发送；其余的数据推迟到下一个时隙处理。）。第四十一页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制——CSMA/CDCSMA/CD的工作原理任意站点都可以发送帧，然后就监控介质看传送是否成功。如果成功，站点完成发送；如果不成功，说明存在冲突，需要重新发送此帧。最小帧长

第四十二页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制——CSMA/CDCSMA/CD的工作原理第四十三页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制——CSMA/CDCSMA/CD的基本理念在传输过程中检测到冲突时，要有能力去接收信号。当无冲突时，收到的信号是自身的信号；当冲突时，可能是多个站点的复合信号。区别两种情况：利用信号的能量级别，如图。第四十四页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制——CSMA/CACSMA/CA的基本理念前面的CSMA/CD基本理念是在冲突时，每个站点要有能力去接收信号，即利用信号的能量级别。然而，在一个无线网络中，大量发送信号能量在传输中丢失，接收信号的能量很小，因此，一个冲突可能只增加5%~10%的额外能量。这对有效地冲突检测起不了什么作用。提出“避免冲突”的思想。它是通过三种方法来避免冲突：帧间间隔（Inter-framespace，IFS）、竞争窗口和确认。第四十五页，共101页。3.1数据链路层

3.1.3媒体访问控制——CSMA/CACSMA/CA的工作原理第四十六页，共101页。3.2以太网

3.2.1IEEE标准IEEE802简介IEEE802标准是专门为LAN制定的标准。把数据链路层分为两个子层：逻辑链路控制（LLC）子层和媒体访问控制（MAC）子层。对于LAN来说，不同的LAN的区别在于MAC子层的不同。第四十七页，共101页。3.2以太网

3.2.1IEEE标准逻辑链路控制子层（LLC）LLC的主要是流量控制和错误控制，实现链路层的功能。LLC自身构成一个协议数据单元（PDU），作为MAC子层的净负荷被封装在MAC帧中。如图第四十八页，共101页。3.2以太网

3.2.1IEEE标准媒体访问控制子层（MAC）不同的局域网采用不同的媒体访问控制方法，就有不同的MAC子层，因此我们研究各种局域网时，把重点应放在它们是如何控制媒体访问的。MAC子层的协议往往用硬件来实现。如以太网，就将MAC子层的功能做在网卡上。第四十九页，共101页。3.2以太网

3.2.2标准以太网以太网MAC子层的帧格式Preamble——前同步码，为0和1交替出现的长度为56的比特序列。SFD——帧开始定界符，为10101011。DA——目的地址DataandPadding——数据和填充Len/Type——长度/类型第五十页，共101页。3.2以太网

3.2.2标准以太网MAC帧的地址每一个网卡在生产时就将6个字节的地址数据写入ROM，而且它们是不会相同的。也称为“物理地址”。地址用冒号分隔字节的16进制数据表示，如03:01:02:2C:4B:01以太网的源地址总是表示单个站地址目的地址可以是单个站地址，或一组工作站地址，或代表LAN上所有站的地址。即“单播地址”、“多播地址”和“广播地址”。第五十一页，共101页。3.2以太网

3.2.2标准以太网以太网的四个标准10Base510Base210Base-T10Base-F

四个标准的共同特点速率均为10Mbps；媒体上的信号均为基带信号均采用1-坚持的CSMA/CD协议物理层均采用曼彻斯特编码和解码第五十二页，共101页。3.2以太网

3.2.2标准以太网10Base5：粗缆以太网粗缆的缺点是布线困难。第五十三页，共101页。3.2以太网

3.2.2标准以太网10Base2：细缆以太网细缆以太网容易布线。通过T型接头连接到电缆上，另一头连到网卡上。。第五十四页，共101页。3.2以太网

3.2.2标准以太网10Base-T：双绞线以太网10Base-T用集线器（Hub）代替同轴电缆。这种以太网在物理上是星型结构；在逻辑上是总线结构。双绞线最大程度为100米。第五十五页，共101页。3.2以太网

3.2.2标准以太网10Base-F：光纤以太网以10Base-F连接的以太网的工作站可以相距很远，最大距离可达2000m，而且安全，但它的成本非常高，较少采用。第五十六页，共101页。3.2以太网

3.2.3快速以太网描述快速以太网的速率为100Mbps，称为IEEE802.3u。在许多方面与10Mbps以太网是一样的，它保持MAC子层不变，协议仍采用CSMA/CD，帧格式也相同。具有很好向后兼容性，保护了原有的以太网资源。有两点不同：采用传输媒体不再使用电缆，只用到光纤和双绞线，拓扑结构只有星型结构，没有总线型结构；物理层编码不采用曼彻斯特编码，因为占用带宽太大。根据使用的媒体不同分为： 100Base-TX（屏蔽和非屏蔽双绞线）：采用4B/5B加MLT-3编码方案，全双工。 100Base-FX（光纤电缆）：采用4B/5B加NRZ-1编码方案，全双工。 100Base-T4：采用4对双绞线传输，编码8B/6T，半双工。第五十七页，共101页。3.2以太网

3.2.4千兆以太网描述千兆以太网，IEEE的标准时802.3z。网络速率1Gbps。保留802.3的帧格式。工作模式有两种：

全双工方式——使用以太交换机组网，不需要CSMA/CD协议；

半双工方式——使用集线器组网，采用CSMA/CD协议。第五十八页，共101页。3.3网络连接设备

描述无论是LAN还是WAN，几乎很少是孤立的网络，它们往往相互连接起来，并接入Internet，以便在更大范围内实现资源共享。网络互连设备及其在Internet模型中的协议层次，如下图。无源集线器第五十九页，共101页。3.3网络连接设备

3.3.1中继器（Repeater）描述中继器是一个物理层的连接设备。其作用是放大再生一个已经衰减但还能恢复的数字信号。它连接的是网段，而不是网络。它没有利用协议数据单元（PDU）内部的任何信息。第六十页，共101页。3.3网络连接设备

3.3.2（有源）集线器描述集线器是物理层的网络连接设备。用它可构成星型局域网，相当于多端口的中继器，是一个有源部件，对信号有放大和整形作用。它也没有用到协议数据单元（PDU）内部的任何信息，其内部结构如下图所示。第六十一页，共101页。3.3网络连接设备

3.3.2（有源）集线器集线器的级联集线器在原理上与总线以太网是一样的。集线器可以像下图那样用来创建多级连接。它克服了10Base-T标准的100米距离限制。第六十二页，共101页。3.3网络连接设备

3.3.3网桥

描述中继器和Hub都不是网络连接设备，而网桥才是局域网的互连设备，它可以连接相同类型的LAN，也可以连接不同类型的LAN。它工作在物理层和数据链路层，它用到的协议数据单元（PDU）是数据链路层的帧。网桥的工作原理对到来的帧通过网桥表进行过滤或转发。目的地址第六十三页，共101页。3.3网络连接设备

3.3.3网桥

网桥表的形成原理是通过学习的方法动态生成的。分析洪泛第六十四页，共101页。3.3网络连接设备

3.3.4交换机

描述工作在链路层的交换机和网桥的实质是一回事。在说交换机时，必须指明是工作在哪个协议层上。把只工作在物理层和链路层的交换机称为第二层交换机。把工作在网络层的交换机称为第三层交换机。第三层交换机基本上与路由器的功能是一样的，但是有区别的。交换机的组成交换机的内部是由缓冲区、交换网络、交换表和交换机软件组成的。缓冲区是用来缓存从端口输入的帧以便交换机处理；交换表由两部分组成：目的地址（MAC）和输出端口号，作用是把帧的目的地址映射到输出端口上；软件部分用来建立和不断刷新交换表，控制交换机的工作。第六十五页，共101页。3.3网络连接设备

3.3.4交换机

二层交换机的工作原理交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。广播帧和组播帧向所有的端口转发。交换机的三个主要功能学习转发/过滤消除回路（消除冗余回路，利用生成树）第六十六页，共101页。3.3网络连接设备

3.3.5路由器

描述路由器是一个由3层协议组成的分组交换设备，其主要任务是为分组寻找最佳路由。基本功能每个路由器通过与其直接相连路由器交换信息，从而掌握这个网络的拓扑结构，建立和维护一个路由表；根据路由表把从每个输入端口到来的分组转发到路由上的输出端口上。第六十七页，共101页。3.3网络连接设备

3.3.5路由器

路由器的组成路由表的生成和维护分组转发输入/输出端口第六十八页，共101页。3.3网络连接设备

3.3.5路由器

输入/输出端口第六十九页，共101页。3.3网络连接设备

3.3.5路由器

第三层交换机与路由器的差别传统的交换技术是在数据链路层进行操作的，而第三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。第三层交换技术就是：第二层交换技术+第三层转发技术，这是一种利用第三层协议中的信息来加强第二层交换功能的机制。三层交换技术并不是网络交换机与路由器的简单叠加，而是二者的有机结合。第三层交换技术也称为“IP交换技术”或“高速路由技术”。第三层交换的特点只要在源地址和目的地址之间有一条更为直接的第二层通路，就没有必要经过路由器转发数据包；第三层交换使用第三层路由协议确定传送路径，此路径可以只用一次，也可以存储起来，供以后使用。之后数据包通过一条虚电路绕过路由器快速发送。第七十页，共101页。3.3网络连接设备

3.3.6网关

描述网关是一个工作在因特网的全部5层或OSI的7层的计算机。它可以作为使用两种不同模型的互联网的连接设备。第七十一页，共101页。3.3网络连接设备

3.3.7虚拟局域网（VLAN）问题的引出如右图每个组的成员不断变化，经常相互调整，对于硬件布线的网络，它不适于局域网的随时重新组合。因此，提出了虚拟局域网技术。第七十二页，共101页。3.3网络连接设备

3.3.7虚拟局域网描述虚拟局域网是把交换机（一个或多个）连接的计算机用软件技术（不是硬件的布线）逻辑地（不是物理的）划分为几段。一个段就是一个虚拟局域网（VLAN）。第七十三页，共101页。3.3网络连接设备

3.3.7虚拟局域网如何实现？IEEE为VLAN制定了802.1Q标准。它在原来的802.3的帧（MAC）中增进了4字节的标识符，称为VLAN标记，用来指明发送帧的工作站属于哪一个VLAN。第七十四页，共101页。3.3网络连接设备

3.3.7虚拟局域网使用VLAN的好处VLAN可以方便地重组一个工作组，既节省时间又减少开支；限制广播风暴。 网桥和交换机对网上的广播帧是全部转发的，经多次转发，使得网络上存在大量的帧。占用了大量的网络带宽，降低了网络性能。VLAN只广播属于他的域的帧。安全第七十五页，共101页。3.4SDH传输网

3.4.1SDH形成及特点描述以前的电话系统中采用TDM，分为两大标准：T标准和E标准。 T标准：日本和北美，T1是1.544Mbps。 E标准：中国和欧洲，E1是2.048Mbps。T标准和E标准——称为PDH技术体系。PDH的特点是以铜导线为基础的传输链路的主要方式，是面向点到点的传输，缺乏灵活性，其复用结构复杂，并且存在ITU-T、美国和日本三种互不兼容。1985，美国提出了一个SONET标准在SONET基础上，ITU-T制定了同步数字系列SDH标准。SDH最主要的特点：同步复用，强大的网络管理能力和统一了光接口及复用标准。第七十六页，共101页。3.4SDH传输网

3.4.2SDH传输网络描述SDH设备是智能化的设备，它不仅具有传送信号的物理功能，还具有对信号进行处理、监控和管理的功能，可以通过远程控制灵活地组网和管理。每一个SDH网元是全球标准的。SDH的基本网元终端复用器（TM）分/插复用器（ADM）再生中继器（REG）数字交叉连接设备（DXC）第七十七页，共101页。3.4SDH传输网

3.4.2SDH传输网络——终端复用器（TM）

描述终端复用器用在网络的终端站点上，它是一个双端口器件。作用是将支路端口的低速信号复用到线路端口的高速信号STM-N中，或从STM-N的信号中分出低速支路信号。线路端口支路端口第七十八页，共101页。3.4SDH传输网

3.4.2SDH传输网络——分/插复用器（ADM）

描述分/插复用器用于SDH传输网络的转接站点处。例如链的中间结点或环上结点，是SDH网上使用最多、最重要的一种网元，它是一个三端口的器件。ADM的作用是将低速支路信号交叉复用进东或西向线路上去，或从东或西侧线路端口收的线路信号中拆分出低速支路信号。第七十九页，共101页。3.4SDH传输网

3.4.2SDH传输网络——再生中继器（REG）

描述光传输网的再生中继器有两种： 一种是纯光再生中继器。主要进行光功率放大以延长光传输距离； 一种是用于脉冲再生整形的电再生中继器。主要通过光/电变换、电信号抽样、判决、再生整形、电/光变换，以达到不积累线路噪声，保证线路上传送信号波形的完好性。第八十页，共101页。3.4SDH传输网

3.4.2SDH传输网络——数字交叉连接设备（DXC）

描述DXC完成的主要是STM-N信号的交叉连接功能，它是一个多端口器件，可以提供任意两个端口速率之间的交叉连接。它实际上相当于一个交叉矩阵，完成各个信号间的交叉连接。DXC可将输入的m路STM-N信号交叉连接到输出的n路STM-N信号上，下图表示有m条入光纤和n条出光纤。第八十一页，共101页。3.4SDH传输网

3.4.2SDH传输网络——数字交叉连接设备（DXC）

DXC的功能核心功能是交叉连接。为临时的重要事件迅速提供电路；网络故障时，能迅速重新配置，快速恢复；可以根据业务流量变化，使网络处于最佳运行状态；可对网络虚拟进行统计分析，对网络配置、网络故障进行管理等。DXC与常规数字交换机的区别从本质上讲，DXC也是一种交换机，与常规的交换机是有区别的：状态持续时间不同控制交换的主体不同阻塞性设计不同透明度不同第八十二页，共101页。3.4SDH传输网

3.4.3SDH帧结构

SDH的帧格式SDH帧结构是以字节为基础的块状结构。SDH具有一套标准化的信息结构等级，称之为同步传输模块(STM)。最基本的STM是STM-1，传输速率为155.520Mbps，更高速率等级的SDH信号时STM-N（N=1,4,16,64,…）。SDH帧结构:第八十三页，共101页。3.4SDH传输网

3.4.3SDH帧结构

SDH的帧结构特点

每个同步传输信号STM-N都是由8000个帧组成，而且每个STM-N都是以每秒8000个帧的固定速率传输。 STM-1的传输速率为：R1=（8bit×9行×270列）×8000帧/s=155.520MbpsSTM-N是由N个STM-1经字节间插同步复接而成的。每个STM-N如何传输呢？第八十四页，共101页。3.4SDH传输网

3.4.4SDH复用原理

问题提出由于传输速率的高速化，采用TDM方式将多路低速信号复用成高速信号，如何解决多个支路信号彼此间的频差和相移(不同步)问题？存在两种情况：一种是低阶SDH信号复用成高阶SDH信号；另一种是低速支路信号（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）复用成SDH信号STM-N。低阶SDH信号复用成高阶SDH信号 主要通过“字节间插复用方式”来完成的。低速支路信号复用成SDH信号STM-N

指针调整法

指针调整法原理：利用净负荷指针来表示在STM-N帧内浮动的净负荷的准确位置。当净负荷在一定的频率范围内变化时，只需增加或减少指针数值即可达到目的。第八十五页，共101页。3.4SDH传输网

3.4.4SDH复用原理

SDH的复用结构（如下图）SDH复用工作原理映射（相当于信号打包）定位（相当于指针调整）复用（相当于字节间插复用）第八十六页，共101页。3.4SDH传输网

3.4.4SDH复用原理

我国SDH的映射结构尽管一种信号复用成SDH的STM-N信号的路线有多种，但对于一个国家或地区必须使线路复用统一化。第八十七页，共101页。3.4SDH传输网

3.4.5SDH传输网的结构

我国的SDH网络结构分为四级最高层面为长途一级干线网，主要省会城市及业务量较大的汇接节点城市装有DXC4/4.第二层面为二级干线网，主要汇接节点装有DXC4/4或DXC4/1.第三层面为中继网

最低层面为用户接入网

第八十八页，共101页。3.4SDH传输网

3.4.5SDH传输网的结构

总结：SDH是完全不同于PDH的新一代传输体制，其特点

灵活的复用映射方式：采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，使低阶信号和高阶信号的复用和解复用一次到位，省去了有关电路单元、跳线电缆和电路接口数量。兼容性好：SDH不仅与PDH网实现完全兼容（在STM-1等级上获得统一），同时，还可容纳各种新的数字业务信号，如ATM信元信号等。接口标准统一：SDH具有全世界统一的NNI。网管能力强：SDH帧结构中安排了充足的开销比特，使网络运行、维护、管理能力大大加强。先进的指针调整技术独立的虚容器设计：SDH引入了“虚容器”的概念。具有很好的信息透明性，同时减少了管理实体的数量。组网与自愈能力强：SDH采用先进的不同功能的灵活的多种网元设备。SDH传输网络是使用TDM的同步传输网络。通常用于做承载来自其它WAN数据的传输网络。第八十九页，共101页。3.5ATM网络

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